三維編織石英纖維熱密封材料氣密性能研究.pdf

1、針對熱密封材料在航天前沿領域的重要需求，引入了三維編織石英纖維立體織物作為熱密封材料。利用石英纖維的柔順性與立體織物多孔隙結(jié)構(gòu)具有的壓縮回彈特性以及氣密性能，設計不同的編織結(jié)構(gòu)以及編織工藝參數(shù)，通過三維編織技術(shù)進行整體編織而成。在原材料選材和制備的基礎上，根據(jù)多孔介質(zhì)氣密性能測試標準進行試驗研究與分析，進一步分析了壓縮率、壓差及編織工藝參數(shù)對試樣氣密性能的影響，并建立了三維編織熱密封材料氣密性能模型。研究結(jié)果如下：
　　(1)通過

2、對三維立體編織密封條氣密性能分析可知，不同結(jié)構(gòu)、不同纖維體積含量的試樣均能滿足熱密封材料氣密性能的要求，當壓縮率為10％及20％時，增大試樣的纖維體積含量其氣體滲透量明顯降低;三維四向結(jié)構(gòu)與三維五向結(jié)構(gòu)相比氣密性能更為優(yōu)異。
　　(2)通過對立體編織密封環(huán)的氣密性能分析可知，二維二向結(jié)構(gòu)織物與三維編織物氣密性能均已達到熱密封要求。壓縮率在10％及20％時，二維二向結(jié)構(gòu)試樣因表面結(jié)構(gòu)與芯紗系統(tǒng)之間缺乏聯(lián)結(jié)及約束作用，導致紗線間孔隙大

3、且不均勻;相比之下，三維編織結(jié)構(gòu)試樣氣密性能更為優(yōu)異，更適用于熱密封材料結(jié)構(gòu)選擇的要求。
　　(3)熱密封材料用立體編織結(jié)構(gòu)試樣的氣體滲透量隨壓縮率的增大而降低，壓縮率為10％時，氣體沿織物內(nèi)部孔隙的滲透通道仍較為暢通;壓縮率為20％時，試樣內(nèi)部孔隙基本封閉，僅有部分氣體通過纖維間微小孔隙滲透;當壓縮率增大到30％試樣表現(xiàn)出明顯剪切變形和基體碎裂，試樣失效。若此時織物作為熱密封件使用，則會因壓縮率過大而導致熱密封件失效，因此需要及

4、時進行更換。
　　(4)通過對比熱密封材料用條狀試樣與環(huán)狀試樣的試驗結(jié)果得知在壓縮率與試樣種類固定不變的情況下，壓差增大，氣體滲透量隨之相應升高。
　　(5)根據(jù)不同壓差與壓縮率條件下氣體滲透量的Kozeny-Carman方程建立的流阻模型發(fā)現(xiàn)，三維編織熱密封材料的氣體滲透量取決于材料本身的特性及孔隙分布特征;氣體滲透密封件的方式主要分為兩類，在設計模型的過程中參數(shù)變量的選擇需根據(jù)不同編織材料的特性及氣體通道孔隙率的變化做出